Sistemas Coloidales

Sistemas coloidales• Los Sistemas Coloidales son sistemas de, al menos, dos fases, una de ellas finamente dividida en pequeñas partículas (fase dispersa, fase discontinua) a las que rodea completamente la otra sustancia (fase dispersante, medio de dispersión, fase continua)

Sistemas coloidales• Sistemas estables: no se observa resolución

de la mezcla por sedimentación o flotación.• La característica fundamental es el tamaño de

las partículas dispersas:• Más grandes que las que forman los sistemas

homogéneos• Más pequeñas que las que producen suspensiones

inestables (Sedimentación o flotación)

Forma• La forma de las partículas coloidales, es de

importancia ya que influye en su comportamiento.• Sólo puede determinarse de manera aproximada y

en la mayoría de los casos puede ser muy compleja• Se puede reducir a formas relativamente sencillas

como la esfera.• Se pueden considerar como modelos los elipsoides de

revolución, como en muchas proteínas.

Dimensiones• Para describir el tamaño de partículas coloidales, el criterio más útil es hacerlo en términos de la forma esférica o elipsoide.• El limite inferior de visibilidad microscópica es

aproximadamente de 0.2 μm ( 2oo nm) y esto puede considerarse como el limite superior para el tamaño de las partículas coloidales• El limite inferior es de aproximadamente de 5 nm, la cual es

comparable al diámetro de ciertas macromoléculas (almidón y proteínas)

Fases del sistema• Fase dispersa: Componente del sistema

coloidal que se encuentra dividido en partículas•Medio dispersante: Componente en el cual

están dispersas las partículas (Fase dispersa)

Tipos de dispersiones coloidales• Tanto la fase dispersa como el medio de dispersión pueden ser solidos, líquidos o gaseosos. •Como los gases siempre son totalmente

miscibles, no se tienen dispersiones coloidales de gas-gas. Las posibles combinaciones se muestran en la siguiente tabla:

Medio de dispersión

Fase dispersa

Nombre del sistema Ejemplos

Gas Líquida Aerosol Niebla, neblina, nubes

Gas Sólido Aerosol HumoLíquido Gas Espuma Crema BatidaLíquido Líquida Emulsión Leche, MayonesaLíquido Sólido Sol Oro en aguaSólido Líquida Gel JaleaSólido Sólido Gel Rubí en VidrioSólido Gas Espuma Sólida Poliestireno

Tipos de dispersiones coloidales

Tipos de dispersiones coloidales

Propiedades de los coloides•Adsorción• Efecto Tyndall•Movimiento Browniano• Electroforesis•Diálisis

Adsorción •A la adherencia de sustancias ajenas en la superficie de una partícula se le llama adsorción• En la superficie de las partículas existen

fuerzas de Van der Waals e incluso enlaces interatómicos que el estar insatisfechos pueden atraer y retener átomos, iones o moléculas de sustancias extrañas.• Por su tamaño, las partículas coloidales tienen

una relación área/masa extremadamente grande, por ello son excelentes materiales adsorbentes.

Adsorción• Las sustancias adsorbidas se mantienen firmemente unidas en capas que suelen tener no más de una o dos moléculas (o iones) de espesor. Aunque la adsorción es un fenómeno general de los sólidos, resulta especialmente eficiente en dispersiones coloidales, debido a la enorme cantidad de área superficie.

Efecto Tyndall• Consiste en que un haz luminoso

se hace visible cuando atraviesa un sistema coloidal.• Este fenómeno se debe a que las

partículas coloidales dispersan la luz en todas las direcciones haciéndola visible.• Aunque todos los gases y líquidos

dispersan la luz, la dispersión por una sustancia pura o por una solución es muy pequeña, que generalmente no es detectable.

Movimiento browniano• Es el movimiento aleatorio

que se observa en algunas partículas microscópicas que se hallan en un medio fluido.• En movimiento desordenado

se debe al bombardeo o choque de las partículas coloidales con las moléculas del medio dispersante.• Impide que las partículas

coloidales se asienten o sedimentos.

Electroforesis• Consiste en la migración de

partículas coloidales cargadas dentro de un campo eléctrico. • Las partículas coloidales adsorben

iones en su superficie cargándose positiva o negativamente, aunque todo el sistema coloidal es eléctricamente neutro, estas partículas viajan hacia los electrodos (cátodo y ánodo) mediante fuerzas eléctricas de atracción.

Diálisis• Es el movimiento de iones y moléculas pequeñas a través de una

membrana porosa, llamada membrana dialítica o dializante (pero no de moléculas grandes o partículas coloidales) • La diálisis no es una propiedad exclusiva de los coloides, puesto que

ciertas soluciones también se pueden dializar• En los coloides, la diálisis permite purificar el sistema coloidal, puesto

que se eliminan iones y otras moléculas pequeñas consideradas impurezas. Se utilizan como membranas dialíticas, el celofán y las membranas de origen animal.

Clasificación de los Coloides• Se clasifican de acuerdo a:• Composición química.- Orgánicos e inorgánicos.• Forma de la partícula.- Esféricos y laminares.• Tamaño de la partícula.- Moleculares y micelares.• La solvatación (adsorción de un liquido).-

Liofóbicos y liofílicos.

Composición Química•A su vez estos se subdividen en:• Metales, no-metales, soles de óxidos y sales

coloidales, para los inorgánicos; • Soles homopolares, hidroxisoles y soles

heteropolares para los orgánicos.

Forma de la partícula• Los coloides esféricos tienen partículas

globulares mas o menos compactas • Los coloides lineales poseen unidades largas y

fibrosas.• La forma de las partículas coloidales influye en

su comportamiento aunque sólo puede determinarse de manera aproximada, en la mayoría de los casos puede ser muy compleja.

Tamaño de la partícula• Las partículas de los coloides moleculares son

macromoléculas sencillas y su estructura es esencialmente la misma que la de estructura de pequeñas moléculas• Los átomos están unidos por ligaduras químicas

verdaderas, a estos coloides moleculares se los llama coloides verdaderos.• A este grupo de coloides moleculares pertenece la mayoría

de los coloides orgánicos de nitrocelulosa, almidón, cloruro de polivinilo, caucho. Los esferocoloides también pueden ser moleculares.

Tamaño de la partícula• La estructura de los coloides micelares es

distinta son conglomerados de muchas moléculas pequeñas o grupos de átomos que son mantenidos juntos por valencias secundarias o por fuerzas de cohesión o de van der. Walls. •Muchos coloides inorgánicos, emulsiones,

jabones y detergentes, forman coloides micelares.

Solvatación • Liofóbico.- en los soles liofóbicos no hay afinidad

entre las partículas y el solvente, la estabilidad de estos depende principalmente de la carga de las partículas. Si el agua es el solvente, se utiliza el nombre hidrófobo.• Liofílico.- en este tipo de coloides hay interacción

entre las partículas y el solvente. Este tipo de soles es mucho más estable que los soles liofóbicos. Para el caso de los soles en agua se utilizara el término hidrofílico. 

Aplicaciones• Las dispersiones coloidales

encuentran usos en numerosas áreas científicas e industriales. • En ambos ámbitos se aprovecha

la estabilidad de los sistemas coloidales con el fin de mejorar e incluso encontrar nuevas aplicaciones de determinados materiales, por lo que el estudio de la estabilidad o inestabilidad de los coloides cobra una importancia fundamental. • Algunas de las áreas

industriales en las que regularmente pueden encontrarse:

Aplicaciones• Productos químicos: Pinturas, pigmentos, adhesivos,

agentes espesantes, lubricantes, catalizadores, adsorbentes, emulsiones fotográficas, papel, tintas de impresión, industria de los productos del petróleo etc.• Industria farmacéutica: Emulsiones, microemulsiones,

cremas, ungüentos, materiales absorbentes, etc.

Aplicaciones• Materiales: Metalurgia, enriquecimiento de minerales, aleaciones,

cerámicas, cementos, fibras, plásticos, alquitrán y materiales bituminosos, etc.•  Suelos: Estabilización de suelos, permeabilidad, adsorción,

procesos de intercambio iónico, etc. • Medio ambiente: Aerosoles, espumas, purificación de aguas, lodos,

pesticidas, etc.

Aplicaciones• Sílica gel: Pueden prepararse fácilmente diferentes tipos de dispersiones coloidales de sílice a partir de silicato sódico (arena cristalina) y disoluciones acuosas de ácido clorhídrico.• Se utilizan ampliamente como agentes

espesantes en pinturas, productos farmacéuticos y en otros tipos de dispersiones, tanto acuosas como no acuosas.

Aplicaciones• Óxidos e hidróxidos: El óxido de titanio, TiO2, es el pigmento

blanco de uso más extendido. Los óxidos e hidróxidos de aluminio se utilizan en abrasivos, pastas dentífricas, papel, como relleno en materiales plásticos y en pinturas.• Algunos pigmentos de óxido de hierro se emplean en las

cintas magnéticas y en la fabricación de ferritas, de uso en las memorias de las computadoras.

Aplicaciones• Sulfuros: Los sulfuros de diversos cationes metálicos, tal como Ni, Co, Cd, etc., pueden presentarse en forma coloidal. El azufre coloidal producido en los procesos de extracción de azufre encuentra usos en vulcanización y como fungicida en viticultura y fruticultura.